薄壁结构约束阻尼板减振降噪优化设计

针对薄壁结构约束阻尼减振降噪问题,采用耦合有限元和间接边界元的方法对约束阻尼层厚度进行了优化设计。根据声辐射功率与结构表面振动速度之间的关系,选取振动速度的平方和作为目标函数,各层厚度和总质量分别作为设计变量和状态变量,对一块四角固定的矩形约束阻尼板进行优化仿真,并对优化前后的约束阻尼板进行振动和声学响应分析。结果表明,约束阻尼层厚度配置对阻尼减振有确定性定量影响关系,优化后声辐射功率得到明显降低。     

一种周期双阻尼薄板结构声振特性研究

采用有限元和边界元方法,研究周期性双阻尼薄板结构振动与噪声辐射特性。通过仿真计算得到其振动位移响应和场点辐射声功率,并与光板和两种集中敷设大块阻尼薄板的结果进行对比,研究发现,周期双阻尼薄板对振动与噪声的抑制效果最好。同时,周期双阻尼结构在抑制薄板振动与声辐射上存在最优阻尼敷设率和周期数。实验结果表明,实验和仿真效果吻合。     

钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型.首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,...     

约束阻尼混凝土板对汽机基础中间平台减振降噪的研究

针对汽机基础中间平台的减振问题,在相同条件下对普通混凝土板与约束阻尼混凝土板分别进行振动与噪声对比试验,得出了两块板的模态阻尼比与噪声测量数据.数据结果表明,约束阻尼混凝土板的阻尼效果在不同频率、不同振型下是不同的,对板本身受激励所发出的噪声也有一定的降噪效果.     

约束阻尼混凝土板在汽机基础中间平台中的应用

根据汽轮发电机组的运行经验,中间平台的振动经常明显大于顶板的振动,减小中间平台的振动是工业环境振动控制的一个新课题.为了使汽轮发电机基础中间平台的振动有较明显的改进,进行了新型吸能的阻尼材料与混凝土相结合的复合板——约束阻尼混凝土板的研究工作.通过振动及噪声的对比试验,得出约束阻尼混凝土板与普通板的模态阻尼比相比,其值的变化随频率的不同而不同;约束阻尼混凝土板的阻尼效果与板的振动型式有着密切的关系;阻尼层板和普通板相比,有一定的降噪效果,最高可降噪15dB.证明该技术对管道传递到平台上的振动及其激发的噪声可以起到减振降噪作用,为今后在动力基础工程中推广应用新型减振降噪材料进行了有益的尝试.     

水下部分覆盖阻尼材料圆柱壳的声辐射性能

利用模态展开技术和Green函数法研究了部分敷设阻尼材料的有限长圆柱壳在流场中的声辐射特性。圆柱壳两端简支，并连有无限长的刚性圆柱障板；阻尼覆盖层用无质量的粘弹性弹簧模拟。在圆柱壳的模态运动方程中，外流场和阻尼覆盖层都会导致强烈的模态耦合效应。计算了圆柱壳表面的辐射声功率和辐射声压，讨论了阻尼覆盖层面积对声辐射的影响。结果表明圆柱壳部分覆盖阻尼层后，由于声漏效应，壳体声辐射与光壳相比会增强。     

敷设被动约束层阻尼封闭箱体结构声振特征分析

采用有限元法对敷设被动约束层阻尼封闭箱体结构声-固耦合模型进行声振特性分析,讨论了被动约束层阻尼的结构参数和敷设位置对箱体结构声振特性的影响.研究表明箱体敷设被动约束层阻尼后对减振降噪有明显作用,而且被动约束层阻尼的结构参数和敷设位置存在最优值.     

敷设约束阻尼薄壁圆柱壳的振动特性

为分析约束阻尼对薄壁圆柱壳振动特性的影响,应用哈密顿原理结合瑞利-李兹法求解敷设约束阻尼圆柱壳的动力学方程.得出自由振动时的固有频率、损耗因子的计算公式;应用模态叠加法计算圆柱壳上任意一点的频率响应.提出能量耗散系数,将其作为阻尼效果的评价标准,用来分析约束阻尼结构各参数对阻尼效果的影响,并与损耗因子进行比较.结果表明:约束阻尼可以有效地抑制薄壁圆柱壳振动的传递;在指定频带范围内能量耗散系数能够作为阻尼效果的评价标准;阻尼材料阻尼系数、约束层弹性模量、约束层厚度、阻尼层厚度均会对阻尼效果产生影响.     

统计能量分析法在发动机噪声控制中的应用

本文采用统计能量分析法(Statistical Energy Analysis,简称 SEA)对汽车发动机振动能流进行分析和控制.首先建立汽车发动机的 SEA 模型,根据理论分析,确定汽车发动机油底壳阻尼结构参数,从而控制发动机油底壳辐射噪声,并通过对发动机油底壳进行正弦激振,阻尼损耗因子测定和全息测量等实验,SEA 理论分析结果得到很好的验证.     

约束阻尼板优化设计方法

在约束阻尼板振动实验基础上,建立了约束阻尼板的动态有限元模型,并对经实验验证的有限元模型运用NASTRAN程序对该约束阻尼板进行不同几何、材料参数下的仿真计算,得到相应的谐振频率和结构损耗因子.通过非线性拟合,建立了约束阻尼板谐振频率和结构损耗因子与几何、材料参数的参量拟合公式,基于该参量拟合公式,提出了优化设计方法,并成功应用于结构的优化设计.     

阻尼板复模态对超声速声强和声功率的影响

为了研究和揭示阻尼板的声辐射特性,本文计算分析了非均匀阻尼板复模态的超声速声强和复模态振型复杂度。以复模态复杂性指标来表征非均匀阻尼板的复模态复杂度,计算分析了不同阻尼敷设面积、不同阻尼分布型式以及不同阻尼比等情况下具有不同复模态复杂度的阻尼板的复模态及其超声速声强。讨论了复模态复杂度与辐射声功率之间的关系,针对复模态复杂性指标和复模态声辐射指数表征复模态声辐射特性的不足,提出了复模态声辐射复杂度指标来表征复模态声辐射的复杂程度和特性。研究结果表明:阻尼板复模态超声速声强显示的板表面对远场声辐射有贡献的热点区域与无阻尼板实模态超声速声强显示的角模态和边模态是一致的;当复模态复杂度很大时,超声速声强图像的热点区域会变小或者稍显模糊,而且可能出现除边角热点外的强度较低的热点区域;复模态声辐射复杂度指标越高,该复模态的声辐射能力就越弱。     

甲板刚度和垂向位置对环肋圆柱壳声辐射性能的影响

通过对具有内部浮动甲板(浮筏)的环肋圆柱壳结构在流体中的振动、声辐射特性的研究,就能够比较真实的揭示潜艇动力舱的振动和声辐射特点.本文采用四自由度弹簧技术来模拟圆柱壳体和浮动甲板之间的弹性连接,基于扩展的Rayleigh Ritz法,运用Hamilton变分原理导出壳体与甲板的耦合振动方程,并利用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式.进而讨论了在弹簧连接刚度一定时,浮动甲板刚度的变化以及其垂向位置的变化对圆柱壳的振动、声辐射特性的影响.结果表明,甲板刚度变化对壳体的振动和声辐射的影响比较复杂,与激励频率有关;甲板圆心角的增加会增大壳体的辐射声功率级.     

多目标拓扑优化的低响度正时罩设计

为了改善正时罩的声品质性能,建立正时罩的有限元模型.提取连接螺栓处在整机多体动力学计算中的振动位移,并作为正时罩频率响应的激励施加于正时罩螺栓孔.对比正时罩测点的振动加速度级的仿真值与测试值,发现两者在趋势及幅值上较吻合,验证了频率响应的准确性.建立正时罩边界元模型,并将频率响应计算结果作为声学边界元的边界条件预测辐射噪声.采用表面振动速度测试值计算辐射噪声声功率,并验证声学预测的准确性.依据Moore响度模型编写响度计算程序,并计算出正时罩辐射噪声响度.确定响度贡献较大的几阶约束模态,通过多目标拓扑优化布置加强筋,以提高刚度使模态频率与激励峰值频率分离,最终降低正时罩辐射噪声响度.仿真结果表明:正时罩辐射噪声响度由49.8sone降到46.5sone,降幅达6.7%,人主观可以感受到噪声舒适性得到改善;辐射噪声声功率级总值由84.7dB降低到83.8dB,降低0.9dB.     

冰箱压缩机壳体噪声辐射数值分析

为了降低冰箱压缩机的噪声，并进一步优化壳体的声学特性，利用数值模拟方法，对壳体的振动特性和噪声辐射的影响因素进行了研究.在壳体模态分析的基础上，分析了泵体支撑方式、壳体形状、厚度和阻尼等不同壳体参数对壳体噪声辐射的影响，结果表明，泵体与壳体采用底部支撑方式联接、上壳体采用大的圆角半径、增大壳体壁厚、增大阻尼等均能降低壳体的噪声辐射.运用流固耦合有限元方法，计算了在不同润滑油量下壳体的耦合模态，以及壳体在单点激励下的远场辐射，结果表明，第5阶和第10阶固有频率随着油面高度的增加呈下降趋势；壳体在1 000～2 000 Hz的噪声辐射其峰值随着油面高度的升高逐渐增大，并逐渐向高频移动，实验结果与理论分析相一致.     

材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响

以8.5mm厚的钢板为基层,以橡胶为阻尼层;以铝蜂窝板为约束层,采用锤击振动法,研究了-20~40℃温度范围内橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度对约束阻尼结构阻尼性能的影响.结果表明:阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼结构的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响,通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果.约束层厚度为6,10,15mm时,随着约束层厚度的增加,约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大;阻尼层厚度为0.8,1.6,2.4,3.2mm时,约束阻尼结构的结构损耗因子随着阻尼层厚度增加而增大.     

高速列车车轮及轮对的声辐射特性

以CRH3型高速列车的标准车轮为例,采用声学边界元法计算了单个车轮在单位垂向力下的辐射噪声。介绍了一种新型辐板屏蔽式阻尼车轮,并对比分析了阻尼车轮和标准车轮的声辐射特性。考虑了较为完整的边界条件,首先基于多体动力学提取了350km/h下列车的轮轨激励,然后建立了四轮对的声振耦合模型,用于研究轮对噪声在车厢表面形成的声学分布。结果表明:单个车轮的辐射声场随角度呈瓣状变化,随距离逐层递减,具有明显的指向性,踏面和辐板对辐射噪声的贡献量最大;相对于标准车轮,阻尼车轮的辐射声功率明显降低,尤其在峰值频率处;四轮对的辐射声场是多个车轮噪声源经叠加和干涉作用后的复合声场,主要作用在车厢端部,且保留了基本的指向特征;对比观察点处的声学响应发现,标准轮对的噪声峰值均在110dB以下,而阻尼轮对的声压级总值下降约15dB,降噪效果明显。     

压电混合约束层阻尼梁结构的振动控制

为提高主被动混合压电网络的振动控制频带,结合主被动混合压电网络和被动约束层阻尼结构各自的优点,提出了一种压电混合约束层阻尼结构用于悬臂梁结构的振动控制。利用复剪切模量模型描述粘弹性材料的力学特性,运用Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导压电混合约束层阻尼悬臂梁结构的动力学模型。在此基础上,采用速度反馈控制策略设计主动控制器,并对系统的开环和闭环特性进行数值分析。分析结果表明,与主被动混合压电网络相比,压电混合约束层阻尼结构具有更显著的振动控制性能和更宽的振动控制频带。而且这种压电混合约束层阻尼结构可以很容易地推广到对其他结构的振动控制。     

基于零体积速度模态配置的结构声主动控制

耦合模态空间控制方法可以对被控系统的固有频率、阻尼比和模态振型进行配置。针对结构低频振动噪声的主动控制问题,本文采用耦合模态空间控制方法将结构的振动模态控制为零体积速度模态。以矩形简支板为例进行了结构声辐射主动控制仿真,将板的第1阶和第4阶振动模态控制为零体积速度模态,结果表明,简支板的低频声辐射得到了有效控制。本文提出的结构声主动控制方法可以有效控制结构低频振动噪声,同时具有物理意义清楚、控制过程简单、控制率的设计与激励力大小和位置无关等特点。     

基于流固耦合振动的电抗声功率估算方法

为了确定特高压变电站内主要设备的辐射噪声,掌握高压并联电抗器的振动特性及声功率级确定方法,分别采用声压法和振动法对高压并联电抗器的声辐射功率计算方法进行研究。结果表明:在实测环境下声压法测量并计算声功率易受到环境影响。鉴于此,提出了一种基于流固耦合模型,结合实测激励进行动态响应分析得到本体表面加速度响度,利用边界元法确定高抗本体声功率级的估算方法。所提方法计算得到的声功率级与声压法计算的声功率级误差在3dB以内。同时,该方法还具有一定的抗干扰能力,适用在现场实际情况下进行振动测量,为特高压变电站高压并联电抗器的声功率级及辐射噪声计算提供了指导。     

约束阻尼结构约束材料优化选择研究

在自由阻尼结构的基础上,建立了约束阻尼结构的振动方程并对方程进行求解.对比约束阻尼结构和自由阻尼结构的振动特性,证明了附加一层约束层可大大提高结构的损耗因子.研究了约束层材料力学性能参数对结构振动特性的影响,结果表明约束层弹性模量对结构振动特性影响较大,材料优化选择的结果也与工程实际中应用的材料基本一致,研究结果可对结构阻尼减振设计时约束材料的选择提供理论支持.